Astăzi, bicicletele sunt mult mai bune și mai avansate decât înainte, datorită anilor de dezvoltare. Utilizarea turnării sub presiune a aluminiului este un factor major în spatele progresului în tehnologiile de fabricație. Cu ajutorul acestui proces, producătorii pot construi obiecte precise, puternice și ușoare. Pe măsură ce industria ciclismului introduce noi tehnologii, turnarea sub presiune a aluminiului este utilizată din ce în ce mai mult în realizarea pieselor de biciclete care sunt atât productive, cât și superioare. 

Acest articol analizează turnarea sub presiune a aluminiului, principalele sale utilizări, aplicațiile comune în fabricarea pieselor de biciclete și impactul său probabil asupra ciclismului în anii următori.

O privire de ansamblu asupra modului în care s-au schimbat piesele de bicicletă

Bicicletele s-au schimbat mult de la apariția lor la începutul anilor 1800. Întreaga structură a bicicletelor moderne, indiferent cât de simple sau avansate sunt, a suferit modificări semnificative.

A început în perioada timpurie, între 1817 și 1860

Istoria pieselor de schimb pentru biciclete începe cu invenția lui Karl Drais, Draisine, pe care el a numit-o "cal de hobby", în 1817. Nici o pedală sau lanț nu făceau parte din acest vehicul care era propulsat de picioarele călărețului care împingeau solul. Ei au făcut doar cadrul și roțile din lemn, fără frâne, arbori cotiți sau rulmenți. Nu a fost o bicicletă adevărată, dar a declanșat progresul în parte pentru bicicletele de mai târziu.

Anii 1860-1880, revoluția pedală

Pedalele au fost apoi adăugate la roata din față a Velocipede-ului, motiv pentru care acesta a devenit cunoscut sub numele de "boneshaker". Cadrele din fier și roțile din lemn cu anvelope din cauciuc dur ofereau bicicletelor o deplasare inconfortabilă. Odată ce au fost inventate pedalele, acestea au făcut loc primei manivele, contribuind la îmbunătățirea transmisiei. Cu toate acestea, frânele și angrenajele acestor biciclete nu erau foarte eficiente, astfel încât acestea puteau merge repede doar în situații limitate.

Epoca roților înalte a durat între anii 1870 și 1880

Acest tip de bicicletă se numește Penny Farthing deoarece avea o roată mare în față și una mult mai mică în spate. Călăritul pe o roată din față mai mare îți oferea viteză pentru fiecare pedală dată, dar reprezenta și un pericol. Deoarece călărețul era montat la mare înălțime față de sol, căderea putea duce la răniri. La sfârșitul anilor 1800, au fost fabricate roți cu pinten, manete de frână primitive și manivele de pedalare mai bune. Deși era dificil de condus, bicicleta cu roți înalte a contribuit la ridicarea standardelor bicicletei atât în ceea ce privește metalele, cât și roțile.

Inovația bicicletei de siguranță 

Bicicleta de siguranță a lui John Kemp Starley, introdusă în 1885, a fost cea care a schimbat radical modul în care erau fabricate bicicletele. Deoarece avea două roți de aceeași dimensiune, un lanț care acționa roata din spate și un centru de greutate redus, a devenit primul model de bicicletă modernă. Datorită acestei concepții, încă mai folosim acum lanțuri, roți libere, anvelope gonflabile și frâne cu etrier. Noile invenții au făcut ciclismul mai sigur, mai confortabil și mai eficient, ceea ce a permis mai multor persoane să se bucure de utilizarea bicicletelor.

În secolul XX, automobilele au fost îmbunătățite și produse în cantități mai mari

În timpul și la scurt timp după războaiele din secolul al XX-lea, bicicletele au avansat rapid și au fost produse în serie. În anii 1930, utilizarea deraioarelor a permis bicicliștilor să își adapteze viteza în timp ce călătoreau fie în urcare, fie pe teren plat. Între anii 1950 și 1970, aluminiul a devenit utilizat pentru jante, ghidon și manivele, deoarece era mai ușor decât oțelul, dar la fel de rezistent. Printre cele mai recente inovații care au contribuit la crearea bicicletelor de astăzi se numără spițele cu eliberare rapidă, pedalele clipless și sistemele de frânare îmbunătățite.

Anii de la 1980 până în prezent

În anii 1980, dezvoltarea bicicletelor de munte, a bicicletelor de curse și a biciclete electronice a încurajat noi progrese în materie de design și materiale pentru biciclete. Multe categorii de biciclete au început să utilizeze furci cu suspensie, frâne hidraulice pe disc, seturi de roți aero și anvelope tubeless. Datorită utilizării acestora, piesele au devenit mai ușoare, mai rezistente și mai complexe. Bicicletele de astăzi sunt adesea dotate cu angrenaje electronice, motoare încorporate în bicicletă și diverse piese produse prin prelucrare CNC sau turnare sub presiune. Bicicletele disponibile în prezent sunt extrem de eficiente, deoarece utilizează atât principii de inginerie vechi, cât și noi.

Învățarea despre aluminiu turnat sub presiune

În timpul turnării aluminiului sub presiune, aluminiul topit este împins într-o matriță de oțel cu ajutorul unei presiuni intense. Când metalul se întărește, matrița se deschide și obiectul nou format este expulzat. Metoda produce forme complexe care sunt precise în toate dimensiunile și cărora li se poate da un finisaj neted.

În general, există două tehnici importante utilizate în turnarea sub presiune:

• Metalele cu punct de topire scăzut, cum ar fi zincul, sunt utilizate în turnarea sub presiune în cameră fierbinte.
• Turnarea sub presiune cu cameră rece este utilizată pentru aluminiu, deoarece acesta trebuie topit la temperaturi mult mai ridicate.

Turnarea sub presiune cu cameră rece este în general utilizată în fabricarea bicicletelor, datorită proprietăților adecvate ale aluminiului. Ca urmare, pot fi produse multe piese ușoare care sunt la fel de puternice și fiabile.

De ce aluminiu?

Multe dintre piesele bicicletelor de astăzi sunt fabricate din aluminiu. Motivele pentru popularitatea acestuia se regăsesc în caracteristicile sale benefice.

• Greutate redusă: Aluminiul este un material ușor, care minimizează greutatea bicicletei, lucru esențial atât pentru curse, cât și pentru ciclismul montan.
• Rezistent la coroziune: Aluminiul este rezistent la coroziune deoarece nu ruginește în timp. Stratul special de oxid de pe suprafață îl împiedică să fie deteriorat de mediu.
• Undeva între oțel și plastic: Deși are o rezistență mai mică decât oțelul în multe privințe, aluminiul cântărește mai puțin și poate fi ușor turnat.
• Ecologic: O modalitate ecologică de a cumpăra băuturi este să alegeți aluminiul, deoarece acesta poate fi reciclat de mai multe ori.
• Eficient din punct de vedere al costurilor: Este mult mai ușor să se producă produse din aluminiu în cantitate, deoarece materialul este mai puțin costisitor decât fibra de carbon sau titanul.

Avantajele menționate anterior fac ca aluminiul să fie util pentru mai multe componente ale bicicletei, iar multe dintre acestea sunt realizate și prin turnare sub presiune.

Cât aluminiu este turnat sub presiune ca componente pentru biciclete?

Turnarea sub presiune se face în etape pentru a garanta că piesele finale din aluminiu sunt de o calitate excelentă. Acesta este modul în care funcționează:

1. Realizarea matriței

O matriță specială din oțel este creată folosind schița piesei care urmează să fie fabricată. Producătorii fac o curățare rapidă și aplică lubrifiant pe matriță pentru fiecare execuție.

2. Încălzirea aluminiului pentru topire

Aluminiul lingou este încălzit la o temperatură de aproximativ 660°C (1220°F) într-un cuptor. Pentru a obține un aluminiu consistent, aluminiul topit este menținut la o temperatură constantă.

3. Umplerea matriței

Aluminiul topit este împins, folosind o presiune foarte mare, în cavitatea matriței de către o mașină de turnare sub presiune cu cameră rece. Datorită acestei presiuni, metalul capătă toate formele potrivite în interiorul matriței.

4. Răcirea și setarea

În câteva secunde, aluminiul se întărește și se solidifică în interiorul matriței. Răcirea corespunzătoare este necesară pentru a minimiza defectele din piese și pentru a le îmbunătăți rezistența.

5. Partea este ejectată din corp

Imediat ce metalul este complet solid, matrița este deschisă, iar piesa formată este ejectată. Producătorii de piese pot elibera piesa în siguranță cu ajutorul pinilor de ejecție.

6. Următorii pași sunt tăierea și finisarea

Orice surplus de deșeuri din plastic (cum ar fi brizura sau canelurile) este tăiat. Pentru a obține performanțe și un aspect mai bune, tratamentele necesare pentru piesă pot include prelucrarea, lustruirea, tratarea suprafeței sau vopsirea.

7. Monitorizarea și verificarea calității

Fiecare piesă este verificată pentru a depista defecte, cum ar fi puncte deschise, fisuri și neregularități. Este important în asigurarea calității ca tot ceea ce este produs să ajungă în faza finală sau la expediere numai dacă îndeplinește specificațiile exacte.

Piese de bicicletă fabricate prin turnare sub presiune a aluminiului

Un număr semnificativ de piese necesare pentru o bicicletă pot fi fabricate prin turnarea sub presiune a aluminiului. Corpul conține multe piese care trebuie să fie puternice, durabile și exacte pentru a funcționa corect. Mulți oameni folosesc aceste cuvinte în acest scop:

1. Brațe de manivelă

Cu ajutorul brațelor manivelei, energia de la picioare este trimisă la sistemul de transmisie. Brațele de manivelă ușoare cu forme complicate pot fi fabricate prin procesul cunoscut sub numele de turnare sub presiune.

2. Corpuri cu pedale

Ele trebuie să susțină biciclistul și să reziste mișcării regulate a picioarelor. Aceste pedale din carbon turnat sub presiune sunt puternice, pot fi modelate după bunul plac și, de asemenea, vă permit să încorporați porți și reflectoare în designul lor.

3. Manete de frână

Siguranța frânelor este asigurată atunci când manetele au forma și rezistența perfectă. Cu ajutorul turnării sub presiune, producătorii produc manete care sunt confortabile și funcționează la fel de fiecare dată.

4. Cleme și posturi pentru scaun

Acestea susțin scaunul și vă permit să îl ridicați sau să îl coborâți cu ușurință. Piesele produse prin turnare sub presiune sunt atât precise, cât și suficient de durabile pentru a rezista mai multor utilizări în timp ce sunt prinse.

5. Componente de suspensie

Turnarea sub presiune este utilizată în mod obișnuit la dezvoltarea suporturilor de amortizoare și a legăturilor pentru bicicletele de munte și off-road. Componentele trebuie să fie ușoare, dar capabile să suporte efectele deplasării pe teren accidentat.

6. Carcase pentru motoare E-Bike

Datorită faptului că se produc mai multe biciclete electrice, este nevoie de turnare sub presiune pentru a crea carcase pentru baterii și capace pentru motoare care sunt rezistente la căldură și durabile.

Tipuri de aliaje de aluminiu utilizate cel mai frecvent în piesele de biciclete

Producătorii de biciclete se bazează pe aliajele de aluminiu deoarece acestea sunt puternice, ușoare, rezistente la rugină și ușor de modelat. Mai jos sunt enumerate aliajele de aluminiu cel mai frecvent utilizate în fabricarea bicicletelor, în special a pieselor turnate sub presiune:

1. Aliaj A380

• Rezumat: Acesta este unul dintre cele mai comune aliaje de turnare.
• Abilități: Sunt ușor de modelat, rezistă la coroziune și sunt relativ puternice.

Adesea, aceste materiale se găsesc în manete de frână, corpuri de pedale, carcase de motoare electrice și diverse piese de construcții.

2. Aliaj de aluminiu 6061

• Esență: Un tip de aliaj care poate fi încălzit pentru o turnare ușoară, deși uneori este utilizat în turnătoriile sub presiune care utilizează procese suplimentare.
• Caracteristici: Metalul este extrem de rezistent, ușor de sudat și nu corodează prea mult.

Multe biciclete sunt construite folosind cadrele, manivelele, tijele scaunului și ghidonul acestora.

3. Aliaj 7075

• Pe scurt: Un aliaj cu o structură foarte puternică pentru greutatea sa.
• Caracteristici: Rezistent și mult mai ușor decât 6061, dar se corodează mai ușor.
• Utilizările includ: Utilizarea componentelor pentru biciclete de curse, a pedalierilor și a secțiunilor în care se dorește o rezistență sporită.

4. Aliaj de aluminiu ADC12

• O scurtă prezentare generală: Utilizat frecvent pe piețele japoneze și asiatice, la fel ca A380.
• Caracteristici: Aliaj fluid, turnabil fără probleme și foarte rezistent atât la uzură, cât și la coroziune.
• Piese turnate sub presiune: Piesele turnate sub presiune sunt comune pentru elemente cum ar fi brațele de frână, pinioanele lanțului, precum și alte piese din transmisia.

5. Aliaj de aluminiu 356

Utilizat în principal în turnarea cu nisip și turnarea de precizie, dar diferite modele ale acestui material sunt utilizate în turnarea avansată sub presiune.

• Calități: Foarte puternice și flexibile odată tratate termic și nu se corodează ușor.
• Aplicații: Înlocuirea pieselor din suspensie și construirea de piese personalizate sau mai rapide.

Selectarea unui aliaj adecvat

Modul în care va fi utilizată o piesă, cât de puternică trebuie să fie, modul în care va fi fabricată și bugetul contribuie la determinarea aliajului potrivit. Atunci când vine vorba de turnarea sub presiune de volume mari, A380 și ADC12 sunt selectate deoarece au performanțe bune și sunt simplu de turnat. Cele mai populare metale pentru bicicletele de înaltă performanță sunt 6061 și 7075.

Alegeți compania potrivită de turnare a pieselor de bicicletă

Asigurați-vă că o companie de turnare pentru piese de biciclete oferă piese de înaltă calitate, precise și fiabile. Atunci când se utilizează tehnologia de turnare sub presiune a aluminiului, componentele produse se dovedesc a fi puternice, ușoare și au dimensiuni constante și corecte. Încercați să găsiți o companie care oferă toate serviciile următoare:

• Scule și matrițe de calitate superioară
• Standarde ISO pentru controlul calității
• Competențe și experiență în domeniul pieselor pentru biciclete sau automobile
• Sprijin pentru realizarea de proiecte de la zero și prototipuri
• Un timp de execuție rapid și prețuri corecte

Dacă găsiți un furnizor de încredere, vă puteți aștepta ca piesele dvs. pentru biciclete să fie rezistente, să nu ruginească și să funcționeze bine. Având serviciul potrivit, nu numai că vă veți îmbunătăți calitatea produselor, dar vă veți reduce și costurile, de exemplu, atât pentru manivele, pedale, cât și pentru carcasele motoarelor e-bike.

Beneficiile utilizării aluminiului turnat sub presiune pentru biciclete

Aluminiul turnat sub presiune oferă multe avantaje utile în timpul fabricării și utilizării, în special pentru piesele de biciclete.

1. Precizie și fiabilitate

Piesele metalice mai scurte pot fi realizate cu o precizie ridicată prin utilizarea tehnicii de turnare sub presiune. Asamblarea și performanța necesită ca toate piesele să fie identice, ceea ce noi obținem.

2. Economii de greutate

Structura externă a bicicletei permite cicliștilor să beneficieze de o viteză mai mare sau de o mișcare mai ușoară fără a crește greutatea.

3. Creștere a ratei de producție

Atunci când matrița este gata, se pot realiza rapid o mulțime de piese identice. Din acest motiv, turnarea sub presiune este adesea utilizată în producția pe scară largă.

4. Calitatea suprafeței 

Post-procesarea este rareori necesară pentru piesele turnate sub presiune. Piesele bine finisate suferă mai puține daune și arată mai bine decât cele prost finisate.

5. Cost-eficacitate

Chiar dacă este costisitoare crearea matriței pentru un produs, costul per produs scade pe măsură ce numărul de piese crește. Acest lucru este perfect pentru companiile de producție de biciclete pe scară largă.

6. Flexibilitatea proiectării

Structurile și modelele, cum ar fi crestele și logo-urile, pot fi turnate numai prin turnare sub presiune, deoarece alte tehnici, cum ar fi forjarea sau prelucrarea, nu sunt capabile să realizeze acest lucru.

Provocări și bariere

Turnarea sub presiune a aluminiului este considerată foarte utilă, dar are unele defecte. Există constrângeri la care producătorii trebuie să se gândească înainte de a asambla un vehicul.

1. Costuri ridicate de scule

Este nevoie de mult timp și bani pentru a produce matrițe din oțel. Acest lucru devine o provocare semnificativă pentru micii producători de biciclete personalizate.

2. Porozitatea în structuri

Dacă gazul este reținut în timpul turnării, acesta poate da metalului găuri mici numite porozitate, care ar putea influența suportul acestuia, precum și aderența vopselei la suprafață.

3. Ductilitate redusă

În caz de șoc și impact brusc, aluminiul turnat sub presiune are mai multe șanse să se fisureze decât aluminiul forjat. Din acest motiv, acestea nu ar trebui să fie lăsate în apropierea elementelor expuse la impact major.

4. Personalizare limitată

Deoarece turnarea sub presiune este cel mai bun tip de producție pentru comenzi mari, o abordare diferită, cum ar fi prelucrarea CNC sau imprimarea 3D, este mai bună dacă aveți nevoie doar de câteva piese.

Beneficiile și efectele asupra mediului

Ideea de a fi sustenabil devine încet-încet centrală în producție. Din fericire, procesul de turnare sub presiune a aluminiului ajută la atingerea obiectivelor de mediu.

• Acesta poate fi reciclat de mai multe ori, deoarece este utilizată o cantitate minimă de energie.
• Generează puține deșeuri: Deoarece piesele sunt aproape gata de utilizare, turnarea sub presiune irosește puțin material.
• Ca urmare a noilor metode de turnare, este nevoie de mai puțină energie și există mai puține emisii.

Unele companii au început să utilizeze turnătorii ecologice care depind de energia electrică regenerabilă și închid ciclul apei, pentru a reduce impactul asupra mediului.

Perspective de viitor

Progresele în materie de materiale și modul în care este produs aluminiul turnat sub presiune vor contribui la asigurarea unui viitor luminos pentru acesta în industria bicicletelor. Unele tendințe noi influențează următorul val de accesorii pentru biciclete.

1. Integrarea electronică

Utilizarea bicicletelor electronice și a bicicletelor inteligente este în creștere. În viitor, piesele turnate sub presiune vor fi proiectate cu caracteristici pentru cabluri, senzori și iluminat încorporat.

2. Componente hibride

Materialele textile, fibra de carbon și inserțiile polimerice utilizate împreună cu aluminiul turnat sub presiune permit producătorilor să economisească atât greutate, cât și bani.

3. Îmbunătățirea proiectării asistate de calculator

Instrumente cu inteligență artificială să permită o mai bună geometrie a pieselor, o mai bună funcționare și o utilizare redusă a resurselor.

4. Producție la cerere

Datorită evoluției tehnologiei de turnare sub presiune, este acum mai simplu pentru întreprinderile mici să obțină piese excelente într-un interval de timp rezonabil.

Concluzie

Turnarea sub presiune a aluminiului a schimbat complet modul în care sunt produse articolele pentru biciclete. Datorită acestei metode, manivelele, pedalele, piesele motorului și componentele frânelor sunt mai ușoare, mai rezistente și au ajustări precise. Există anumite probleme, cum ar fi cheltuielile ridicate de instalare și posibilitățile reduse de personalizare, deși producătorii de biciclete au în continuare nevoie de acest procedeu din cauza a ceea ce îl face valoros.

Popularitatea bicicletelor, atât a celor de modă veche, cât și a celor moderne, va duce la o importanță și mai mare pentru turnarea sub presiune a aluminiului. Deoarece beneficiază de progresele recente în materie de design, considerații de mediu și tehnologie, acest tip de producție va contribui la evoluția ciclismului în viitor.

Întrebări frecvente

1. Cum se desfășoară procesul de turnare sub presiune a aluminiului?

În acest proces, aluminiul topit este adăugat în matrițe pentru a forma piesele necesare. Multe biciclete sunt construite folosind aluminiu pentru a asigura atât rezistență, cât și ușurință.

2. Care piese de ciclu sunt formate prin turnare sub presiune?

Majoritatea bicicletelor au brațe de manivelă, pedale, manete de frână, cleme de scaun și, uneori, carcase de motor. Acestea beneficiază de natura vitală și puternică a procesului.

3. Este aluminiul turnat sub presiune capabil să reziste la sarcini?

Da, acestea au suficientă rezistență și sunt suficient de ușoare pentru a fi utilizate într-o varietate de situații de echitație. Totuși, anumite arme letale ar putea utiliza o construcție armată sau forjată.

4. Sunt piesele de biciclete potrivite pentru a fi fabricate prin turnare sub presiune?

Producția în serie de articole din plastic este foarte accesibilă. Deși configurarea uneltelor costă mult, prețul fiecărei piese scade pe măsură ce numărul acestora crește.

5. Este aluminiu turnare sub presiune prietenos față de mediu?

Aluminiul poate fi reciclat în mod repetat, ceea ce generează foarte puține deșeuri. Utilizând energie durabilă, producătorii produc bunuri mai eficient.